微生物群落在团聚体中的分布及耕作的影响
真菌和细菌生物量在土壤团聚体中的分布和耕作响应
第29卷第8期2009年8月生态学报ACT A ECOLOGI CA SI N I CA Vol .29,No .8Aug .,2009基金项目:国家自然科学基金资助项目(40501033);国家“十一・五”科技支撑计划资助项目(2007BAD87B10)收稿日期:2008209209; 修订日期:20092022023通讯作者Corres ponding author .E 2mail:jiangxianjun@s wu .edu .cn;xdt@s wu .edu .cn真菌和细菌生物量在土壤团聚体中的分布和耕作响应罗红燕,蒋先军3,谢德体3,李 楠,曹良元(西南大学资源环境学院,重庆 400715)摘要:首次报道亚热带紫色水稻土中土壤真菌和细菌生物量在不同粒径水稳性团聚体中的分布及耕作的影响。
实验样品采自16年的国家紫色土长期定位试验站的垄作免耕(Combining R idge and No 2tillage,NT )、冬水稻田(Fl ooded Paddy Field,FPF )和常规平作(Conventi onal Tillage,CT )土壤。
表层土样(0～20c m )通过湿筛法分别得到>4.76mm 、2.0～4.76mm 、1.0～2.0mm 、0.25～1.0mm 、0.053～0.25mm 、<0.053mm 粒径的土壤团聚体。
采用麦角固醇和胞壁酸标记法测定各级团聚体中真菌和细菌的生物量。
结果显示在垄作免耕、冬水稻田、常规平作土样中,真菌生物量与细菌生物量在<0.053mm 的粘粒中含量最低;在0.053～0.25mm 的土壤微团聚体中最高;在大于0.25mm 的大团聚体中真菌和细菌生物量随粒径的增大而增多,但细菌和真菌生物量在不同耕作方式的土样中的变化模式有一定的差异。
3种耕作方式相比较,垄作免耕的土壤真菌和细菌的生物量在3种耕作方式中最高,冬水稻田次之,常规平作最低。
微生物与土壤团聚体形成的机制分析
微生物与土壤团聚体形成的机制分析随着现代农业的快速发展和土地资源的日益减少，农田土壤的保护和改良成为了一个迫切的问题。
土壤团聚体对于土壤结构和功能具有重要影响，而微生物在土壤团聚体形成的过程中起到了关键作用。
本文将从微生物与土壤团聚体形成的机制角度进行分析。
一、土壤团聚体的概念与重要性土壤团聚体是由微粒子通过胶结物质黏聚而成的颗粒状结构，是土壤中的基本单元。
它们的形成与土壤质地、植被、土地利用方式等因素密切相关。
土壤团聚体对土壤性质和功能具有重要作用，如提高土壤保水能力、改善土壤通透性、促进植物根系生长等。
二、微生物对土壤团聚体形成的促进作用1. 微生物的代谢活动：微生物通过糖分解和纤维素分解等代谢过程，产生有机酸、胶原蛋白以及黏多糖等物质，这些物质能够胶结土壤微粒，促进团聚体形成。
2. 微生物的黏附作用：微生物表面具有一种称为胞外多糖的保护层，能够吸附在土壤颗粒上，并将颗粒粘结在一起，形成团聚体结构。
3. 微生物的胞外酶作用：微生物分泌的胞外酶能够降解土壤中的有机质，产生胶结物质，有助于团聚体的形成。
三、土壤团聚体形成的微生物机制1. 微生物的多样性：土壤中存在着丰富多样的微生物群落，包括细菌、真菌、放线菌等。
不同种类的微生物在团聚体形成过程中扮演着不同角色，相互配合合作，共同促进团聚体的形成。
2. 微生物的生物胶结作用：微生物通过分泌生物胶结剂，如黏多糖和胞外蛋白等，将土壤颗粒黏结在一起，形成团聚体的结构。
3. 微生物的骨架作用：微生物菌丝网络在土壤中构建了一个三维织构，类似于团聚体的骨架，增加了土壤团聚体的稳定性和抗风蚀能力。
四、土壤团聚体形成的环境因素1. 湿度与水分：适宜的湿度和水分条件有助于微生物的生长繁殖，促进团聚体的形成。
2. 土壤质地与养分：土壤的黏粒含量高、有机质含量充足的环境更有利于团聚体的形成，因为它们提供了更多的胶结物质来源。
3. 土地利用方式：适度的农田管理措施（如有机肥料的使用、轮作制度的实施等）可以增加土壤中的微生物数量和活性，有助于团聚体形成。
土壤团聚体与微生物相互作用研究
土壤团聚体与微生物相互作用研究一、本文概述土壤团聚体是土壤结构的基本单元，对于土壤的肥力、水分保持、以及生物活动都起着至关重要的作用。
团聚体的形成和稳定性，直接影响着土壤的通气性、透水性、以及微生物的生存和活动环境。
另一方面，土壤微生物作为土壤生态系统的重要组成部分，通过分解有机物质、参与养分循环、以及产生土壤结构稳定剂等过程，对土壤团聚体的形成和稳定起到关键作用。
因此，土壤团聚体与微生物之间的相互作用关系，是土壤科学研究中不可忽视的重要课题。
本文旨在深入探讨土壤团聚体与微生物之间的相互作用关系。
我们将概述土壤团聚体的形成机制、稳定性因素以及其对土壤生态系统的影响。
然后，我们将重点阐述微生物在土壤团聚体形成和稳定过程中的作用，包括微生物对有机物质的分解、对土壤养分的转化、以及对土壤结构稳定剂的贡献等。
我们还将讨论土壤团聚体对微生物生存和活动环境的影响，包括团聚体内部的微环境、团聚体对微生物的保护作用、以及团聚体对微生物多样性的影响等。
通过本文的研究，我们希望能够更深入地理解土壤团聚体与微生物之间的相互作用关系，为优化土壤结构、提高土壤肥力、以及促进土壤生态系统的健康发展提供理论依据和实践指导。
二、土壤团聚体的形成与特性土壤团聚体是土壤结构的基本单元，其形成与稳定性对于土壤肥力和生态环境具有重要影响。
团聚体的形成是一个复杂的生物物理和化学过程，涉及微生物活动、有机物质的分解和矿质胶结物的形成等多个方面。
微生物在团聚体形成中扮演着至关重要的角色。
土壤中的微生物通过分泌胞外多糖、蛋白质和脂类等有机物质，将土壤颗粒粘结在一起，形成微团聚体。
这些微团聚体随着微生物活动和有机物质的不断积累，逐渐聚合成大团聚体。
同时，微生物的代谢活动还能促进土壤中的氧化还原反应，有利于铁、铝等矿质胶结物的形成，从而增强团聚体的稳定性。
团聚体的特性与其形成过程密切相关。
一般来说，团聚体的大小、形状和稳定性取决于土壤质地、有机质含量、微生物活动以及环境因素等多个因素。
耕作层认定标准
耕作层认定标准耕作层的认定对于农业生产和管理具有重要的意义。
以下是耕作层认定的主要标准，涵盖了土壤质地、土壤结构、土壤有机质、土壤水分、土壤酸碱度、土壤微生物、土壤有毒物质和土壤砾石度等方面。
1.土壤质地：耕作层的土壤质地应适中，既不过于粘重，也不过于砂质。
理想的耕作层土壤质地应具有良好的握可塑性和松散性，以利于耕作和作物根系的生长。
2.土壤结构：良好的土壤结构能够保证水分和空气在土壤中的适当分布，为作物根系提供充足的营养和水分。
耕作层应具有适当的团聚体和水分保持能力，以利于作物生长。
3.土壤有机质：有机质是土壤的重要组成部分，它能够提供作物所需的养分，并改善土壤的结构和物理性质。
耕作层的有机质含量应适中，既不过于丰富，也不过于缺乏。
4.土壤水分：耕作层的土壤水分含量应适中，既不过于湿润，也不过于干燥。
水分是作物生长的关键因素之一，因此耕作层应具有良好的水分保持能力，以利于作物生长。
5.土壤酸碱度：耕作层的酸碱度应适中，既不过于酸性，也不过于碱性。
酸碱度对土壤养分的有效性有着重要影响，过酸或过碱都会对作物生长产生不利影响。
6.土壤微生物：耕作层应富含各种有益的微生物，如细菌、放线菌和真菌等。
这些微生物能够分解有机物，释放养分，并改善土壤的结构和物理性质。
7.土壤有毒物质：耕作层应不含或含有极低浓度的有毒物质，如重金属、有机污染物等。
这些有毒物质会对作物生长产生不利影响，因此应进行检测和控制。
8.土壤砾石度：耕作层的砾石度应适中，既不过于粗犷，也不过于细碎。
过多的砾石会破坏土壤的结构和物理性质，而过细的土壤则容易结块和干燥。
因此，适当的砾石度能够提高土壤的透气性和水分保持能力，有利于作物生长。
总之，耕作层的认定标准是多方面的，需要考虑多种因素。
在农业生产和管理过程中，应根据实际情况综合考虑以上标准，以确保耕作层的质量和适宜性。
土壤微生物群落的组成结构及其对生态系统功能的影响
土壤微生物群落的组成结构及其对生态系统功能的影响土壤微生物是土壤有机质分解和养分循环的关键驱动因素，它们构成了土壤生态系统的基础。
土壤微生物的多样性和数量明显影响着土壤健康和有效性。
因此，研究土壤微生物群落的组成结构及其对生态系统功能的影响具有重要的生态学和农业意义。
一、土壤微生物群落的组成结构土壤微生物群落可以分为细菌、真菌、放线菌、原生动物等多种类型。
其中，细菌和真菌是土壤生态系统最重要的两类微生物，它们的数量、种类和功能的变化会影响到整个土壤生态系统的稳定性。
1、细菌土壤细菌是土壤微生物群落中数量最多、种类最丰富的一类微生物。
它们可以分解有机物、固氮、解磷和铵化等，广泛参与了土壤有机质的分解和养分循环。
同时，它们还可以影响土壤物理结构和水分分布等，对土壤有机质的保存和土壤的持水保墒有着重要的影响。
2、真菌土壤真菌是土壤微生物群落中数量较少、种类较少，但在分解有机物和养分循环方面却非常重要的微生物。
真菌主要分为两类：支链菌和拟杆菌。
支链菌主要生长在土壤中，分解植物残渣和枯落物质，而拟杆菌则主要生长在根际等水分、有机质比较丰富的环境中。
两者可以协同作用，通过有机物的分解和养分的循环维持土壤的生产力。
二、土壤微生物群落对生态系统功能的影响土壤微生物群落的组成结构和丰富度直接影响着生态系统功能。
当土壤微生物群落发生变化时，会影响到土壤物质循环、土壤肥力和植被生长等多个方面。
1、影响土壤物质循环土壤微生物群落中的细菌和真菌可以分解有机质，从而促进养分的释放和土壤的物质循环。
当土壤微生物多样性下降或者一些微生物物种过多时，都可能导致土壤物质循环的损失。
2、影响土壤肥力土壤微生物的改变可以导致土壤的肥力变化。
例如，当土壤细菌的数量过多时，往往会导致硝酸盐和氨盐的大量损失，降低土壤的养分含量；而当土壤真菌的数量过多时，可以分解更多的有机质，提高土壤的养分含量。
3、影响植被生长生态系统内部的相互作用会使群落的数量和多样性发生变化，而这种变化又会反过来影响生态系统内部的各个组成部分，包括植被的生长。
耕作方式对土壤微生物及土壤固碳能力影响的研究
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２１ 年 ０２
第 ９期
耕作方式对土壤微生物及土壤 固碳能力影响的研究
戴 亮 崔 俊涛 （ 林农 业大 学资 源与环 境学 院 吉林 吉
【 摘Leabharlann 长春１０ １ ） ３ １ ８
的变化 加大耕作的力度 可以让土壤有机质转变的更多 ． 减少土壤 团 聚作用 的发生 传统耕作使 大团聚体 比例减少 ． 团聚体的稳定性降低 。 在土壤颗粒控制 的土壤环境 中． 居住 着很多的土壤微生 物 ． 中 其 微 团聚体 比例增加 保 护性耕作 可促进土壤表层的生物活性 ． 中就 １ ． 其 这些土壤颗粒 的特性 、 状还有他们 的大小都各不相 同． 形 并且 都有高 有真菌生长 、 和土壤动物 ． 利于在大团聚体 内部结合 形成微粒有 根 有 度复杂的空间分布与组成 ｌ 土壤颗粒 中的几何的分布能决定孔隙的 ｌ １ 机质 ． 增加其结构稳定性． 真菌菌丝体的扩展也有利大团聚体的形成［ ２ １ 。 分布模式和孔隙 内水分已经其 中空气 的分布 ． 直接影响微生物与环境 而传统耕 作表层土壤容易受 到各种 水分的影 响．限制一些生物 的活 间的物质能量交换 从而就能决定微生物的生存空 间． 让不 同形体特 性 ． 就不仅 使土壤团聚体受 到干扰 ． 这样 而且充分暴 露了受团聚体保 征 和生理特征 的微生物群落在 土壤结 构体 内产生不一样 的分别和差 护 的免遭矿化 的土壤有机质 ． 而且也使 团聚体稳定 的胶结物质产生减 异 【 ” 。 少 。与传统耕作方式相 比较而言 ， 免耕 的土壤的团聚 『 生增强 ， 表现为＞ 在陆地生态 系统 中 ． 最大的碳库是 土壤的有机碳 ． 土壤有 机碳呼 ｌ ｍ水稳 性团聚体有所增加 ． ｌ ｍ净团聚体量和＜ ｍ ｍ ＞ｍ ｌ ｍ粘粒 团聚度 吸排放 出 Ｃ Ｃ Ｏ ，Ｏ 的排放决定着陆地 生态系统碳 的平衡 ＿ 是土壤碳 引 ， 显著提高［ ｂ ｇ ｕ ４ 究发现耕作会使 土壤 中的团聚体 的稳定性 ３ １ ａｗ 等【 Ｍ 研 与大气 Ｃ Ｏ 快速交换的主要形式 ， 土壤每年呼吸 出的 Ｃ Ｏ 的量是工业 降低 熊毅 等人【 ５ 】 研究后发现 ． 红色土壤耕作后＞ ． ｒ Ｏ ５ ｍ风干团聚体 和 ２ａ 所排放的整整的 ｌ Ｏ倍．全球土壤碳一个很小的扰动也会引起气候很 水稳性 团聚体都 比耕作前有不 同程度 的下降 ． 中的一些大 的粒径 团 其 大 的响应 农 田生态系统作 为陆地生态系统的重要组成部分 ． 是陆地 聚体 的下降是最 明显的 ． ｗｒ ｈ 等 ｓ ． ｉ ｔ 研究表 明耕作方式是导致 土壤 Ｆ ｇ 生态系统碳循环研究的重要环节 有 机质消耗和结构变差 的主要 因素 ． 对于不 同质 地的土壤 ． 轻壤 的团 土壤有机碳库是全球变化产生 的重要影响 因素 ． 中农 田有机碳 其 聚体下降较大 ， 重壤则是下降较小 ． 中大 团聚体下降最明显 。 其 因为耕 库在土壤有机碳库中 占有很大 的作用 。但土壤有机碳影响 因素复杂 ， 作使 受团聚体保护的有机质矿化 ． 减少 了稳定性胶结 剂的产生 ． 引起 其 中农 田生态系统作为陆地生态 系统 的重要组成部分 ． 是研究陆地生 富碳 大团聚体 的损失和贫碳小团聚体 的增多 ． 同时又会加速大 团聚体 态 系统碳循环 的重要环节 对农 田土壤有机碳库的影响的因子 主要包 的周转 、 提高微生物的呼吸速率 ． 降低微生物 的生物量 ． 最终导致 土壤 含， 气候条件 ， 耕作方式 ， 和土壤理化特性 ， 植被 土地利用方式 的变更 ， 团聚体 的分解 。 这与常规耕作方式 相比较而言保护性的耕作会提 高表 还有就是在土壤 中团聚体中的微生物 。 在土壤中有特别多的微生物 层 上土壤生物活性 ． 提高 团聚体 内部碳和氮 的含 量 ． 使它 的结构稳定 团聚体是 土壤结构 的基本 单位 ．其数量和质量直 接决定土壤肥 性增 大 保护性耕作方式下土壤微团聚体 的颗粒有机质浓度非常明显 力 土壤 团聚体的形成是一个非 常复杂 的过程 ． 微生物在此过程 中起 的高 于常规耕作 ， 大团聚体含量是 常规耕作 的二到三倍 。除此之外 ． 着很重要 的作用 。 本研究采集 了不 同土壤类型下不同土地 利用方式 的 在 免耕的方式下 ， 并且秸秆 的覆 盖下 ， 土壤 中的动 物（ 如蚯蚓等 ） 会繁 土壤 ． 干筛法 获得不 同粒径 的土壤团聚体 ． 采用 研究 了土壤团聚体 内 殖很快 ． 也促进土壤 团粒结构的形 成 耕作和植被对 团聚体分布的影 响． 土壤微生物群落结构和微生物量 的 １ 耕作方式对微生物的影 响 ． ２ 分布特点 以及对土壤团聚体中碳库 的影响 土壤环境条件 的综合反映 ． 表现在土壤 中的微生物种类 和数量 。 我认为 ．研究土壤中不 同粒级 的微生物 的分布 以及对碳 的影 响． 耕 作方式能改变土壤微生物数 量及活性 ． 由此 而言 ． 耕作方式对微生 由于排放 的二氧化碳 的量太 大 ．也会对全球气候 变暖也有一定 的了 物的数量和 胜有重要影响 研究表 明． 微生物 活性受到耕作方式 的 解 影 响很大 ． 比与常规 的耕作方 式 ． 相 免耕土壤 里含 有大量丰富多样 的 节 肢动物 、 土壤微生物 、 和线虫等 ， 能明显提高 土壤微生物 的数量及 并 １ 国 内外 研 究 现 状 其活性 高 云超等人研究认为 ． 提高表层 土壤微 生物数量 ． 想要 就得 土壤 与陆地生态 系统碳转移 概念模 型是 Ｐ ｎ ａ Ｇ等人 出的 ． 提 这 施用连续秸秆覆盖免耕 ． 然后取样调查 Ｏ ７５ｍ土层会发现 比翻耕处 ～． ｃ 个模 型说 明了土壤碳转移过程控制 着地球表层系统各 库问的碳交换 理年 均增高 ５ ． 翻耕会使土壤活跃微生物生物量变 多． ０ ３ｃ １％ ７ 在 ～０ｍ 与循环 甚至我们还可以认 为 ． 土壤有机碳是土壤生态过程 的主要驱 中的土层翻耕土壤 的活跃微 生物生物量 比免耕 的高的活跃微生 物量 动力 。 高了 ２ ． ５ ％ｆ ３ ｏ ｌ 。王笳等研究认为 ． 免耕覆盖后 改变了土壤 的生态条件 ． 农 田土壤有机碳的含量 和组成反映 了土壤有机质含量水平 ． 并且 地表秸秆慢慢分解 ． 含水量增高 ． 土壤有机质逐渐增加 ． 耕层表层 土壤 与农 田的可持续利用有这密切 的关系 在 ＩＣ （ Ｐ Ｃ 政府间气 候变化专 门 湿润． 持续时 间较长 ． 这为土壤动物 、 微生物活动 的生存创造一个 良 好 委 员会 ）０ ６ ２ ０ 报告 中， 也提 出了农业 是当前 具有很大缓解能力和潜力 的环境 。 微生物数量和土壤动物（ 蚯蚓 ） 明显增加 … Ｊ Ｓ ｌｉｅ— － ． ａ ｆ ｓ Ｒ． ｎ 的一 个 重 要 的陆 地 生 态 系 统 ［ ５ １ ．全 球 农 业 减 排 的 总 潜 力 （ ｏ １ Ｔｔ ａ Ｇｒａ ａ ｌ 等研究认 为 ． 同耕作方式 可使的土壤微 生物碳 、 ｃ 不 氮数量波动 Ｂｏ ｈｓｃｌＰｔｎｉ１高 达 Ｃ ２ ７ ０ （ １ ０ １９ ０Ｍｔ ～ 其 中 ９ ％ 剧 烈 ， ｉｐ ｙｉａ ｏｅｔ ） ａ Ｏ ３ ０一１０ — ６０ ） ． ａ ３ 常规 耕作要 比免耕 、 少耕 的土壤表层 土壤微生 物碳 、 氮数量低 来 自减少土壤 Ｃ Ｏ 释放 周莉［ 。 ７ １ 等认为理解土壤有机碳 蓄积过程对生 ２ ％～ ０ 在 土层深处基本无差 异 ， ５ ５ ％， 土层越 深 ， 处理土壤微生物碳 、 氮 物、 物理和人为因素的响应 和把握关键的控制因子是准确预测土壤有 数量逐渐减少【１ ５ １ ４］ ３， ，１ 王芸等试验结果指 出． 想要 明显提高土壤微 生物 机碳在全球变化情景下对大气 Ｃ ： Ｏ 的源 、 汇方 向及准确评估碳收支 的 量碳 和活跃微生物量就要施用 秸秆还 田． 耕作 之后时间越短 ． 活跃生 关键 。 物量就会越／ 。 【 显著提高 蔗糖酶 、 、 土壤脲酶 活性的办法就是使用 深松 １ 耕作方式对土壤 团聚体 的影响 ． １ 耕还 田和秸秆还 田， 不仅有利于土壤碳 、 氮转化 ， 能在耕作作业初期 还 因耕作方 式的不 同会造成 同一母 质发育 的土壤里 团聚体 的组成 相比常规耕作和无秸秆还 田更能提高土壤 呼吸 ． 而在后期 明显 降低土 和数量 的变化 ，这就能直接 的说明耕作方式对土壤 团聚体有很大影 壤呼吸 ． 减少土壤碳素 的亏损的耕作 的办法 就是施用旋耕还 田． 但其 响。 耕作对土壤的
种植模式对宁南山区土壤团聚体和微生物多样性的影响
doi：10.11838/sfsc.1673-6257.22522种植模式对宁南山区土壤团聚体和微生物多样性的影响陈国峰1，姬 强1，2*，王亚麒1，王 锐1，雷金银2，何进勤2（1．宁夏大学农学院，宁夏 银川 750021；2．宁夏农林科学院农业资源与环境研究所， 宁夏 银川 750002）摘 要：探究了施肥量与间作栽培下土壤环境因子对微生物多样性的影响，以期为宁南山区马铃薯连作障碍问题解决提供科学理论依据。
试验采用裂区设计，主区为常规施肥和减量施肥，副区为马铃薯连作、马铃薯-玉米间作，测定了土壤理化性状与微生物多样性指标。
结果表明，间作栽培使土壤全氮含量显著下降了9.21%～13.60%，有机质含量显著升高了7.00%～12.10%、有效磷含量显著升高了19.42%～32.40%，土壤中>0.25 mm粒级的水稳性团聚体（DR0.25）含量显著增加了9.88%～15.54%。
测序结果表明，土壤细菌多样性指标（香农指数、辛普森指数）与丰富度指数（Chao1）处理间无显著差异。
可操作分类单元（OTUs）共为63426个，门水平中优势菌门为放线菌门、变形菌门、绿弯菌门以及酸杆菌门。
与马铃薯单作相比，间作模式显著提高了酸杆菌门的相对丰度，高肥力水平的土壤环境有助于酸杆菌门的相对丰度提高。
酸杆菌门相对丰度与有效磷以及DR0.25呈显著正相关，放线菌门相对丰度水平与全氮呈显著正相关，与DR0.25、有效磷呈显著负相关。
马铃薯间作玉米的土壤养分变化以及土壤环境的变化是驱动土壤细菌组成改变的主要因素，这两者间可能存在复杂反馈调控机制。
试验结果表明，马铃薯-玉米1∶1间作栽培有助于研究区域土壤结构及肥力改善和微生物区系丰度的提升。
关键词：马铃薯；玉米；微生物多样性；土壤团聚体马铃薯种植，作为宁夏种植业的支柱产业之一，在宁南山区具有巨大的种植面积，据宁夏地区统计年鉴统计［1］，宁夏南部地区的马铃薯种植面积从1980年以来的6.8万hm2 持续增长到2013年的21.5万hm2。
土壤团聚体研究进展
土壤团聚体研究进展一、本文概述土壤团聚体作为土壤结构的基本单元，对土壤肥力、水分保持、生物活动以及整体土壤生态系统的健康至关重要。
随着全球气候变化、农业集约化和土地退化等问题的加剧，土壤团聚体的稳定性和功能性受到了广泛关注。
本文旨在全面综述土壤团聚体的研究进展，包括其形成机制、影响因素、稳定性评估方法以及调控措施等。
通过深入了解土壤团聚体的研究进展，可以为土壤改良、土地复垦和农业可持续发展提供理论支撑和实践指导。
本文首先对土壤团聚体的基本概念和分类进行介绍，明确团聚体在土壤中的重要作用。
随后，综述了团聚体形成和稳定的机制，包括微生物活动、根系作用、有机无机复合等因素。
接着，分析了影响团聚体稳定性的内外因素，如气候、土壤类型、土地利用方式、管理措施等。
在此基础上，总结了评估团聚体稳定性的常用方法，如粒径分布、微形态观察、稳定性指数等。
探讨了调控土壤团聚体稳定性和功能性的措施，包括合理的土地利用规划、农业管理措施、生物修复技术等。
通过本文的综述，旨在为相关领域的研究者和实践者提供全面的土壤团聚体知识体系，促进土壤科学的发展和应用。
也为解决当前面临的土壤退化问题、推动农业可持续发展提供有益的参考和借鉴。
二、土壤团聚体的形成与稳定机制土壤团聚体是土壤中重要的结构体，其形成与稳定机制一直是土壤学研究的热点。
团聚体的形成是一个复杂的物理化学过程，涉及土壤颗粒间的相互作用、有机质的分解与转化、微生物的活动等多个方面。
土壤团聚体的形成首先依赖于土壤颗粒间的凝聚力。
这种凝聚力主要由土壤中的黏粒提供，黏粒间的静电引力、范德华力以及化学键合作用使得土壤颗粒能够相互黏结，形成初步的团聚体结构。
随着团聚体的发育，有机质和微生物的作用逐渐凸显。
有机质是团聚体形成和稳定的关键因素之一。
一方面，有机质通过其表面的官能团与土壤颗粒发生吸附作用，增强了颗粒间的凝聚力；另一方面，有机质在分解过程中会产生多糖、蛋白质等有机胶体，这些胶体物质能够填充土壤颗粒间的空隙，形成稳定的团聚体结构。
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第31卷第3期西南大学学报(自然科学版)2009年3月Vol131No13Journal of Southw est U niv ersity(N atural Science Edition)M ar12009文章编号:1673-9868(2009)03-0131-05微生物群落在团聚体中的分布及耕作的影响¹张维,蒋先军,胡宇,罗红燕,张伟西南大学资源环境学院,重庆400716摘要:对水稻土微生物群落在不同粒级土壤团聚体中的分布以及耕作的影响,结果表明:细菌和真菌主要分布在粒级<01053mm的粉砂与粘粒组分中,而在各粒级团聚体中的分布无显著差异.放线菌主要分布在粒级为01053 ~012mm的土壤微小团聚体中,在其它各粒级团聚体中的分布无显著差异.研究认为水稻土微生物群落在土壤团聚体中的数量分布受土壤团聚体结构的影响.细菌、真菌、放线菌都主要分布于小粒级的土壤组分中.垄作免耕稻田显著提高了耕层土壤微生物的数量,但对微生物的分布模式没有影响.关键词:土壤团聚体;粒级;土壤肥力;耕作中图分类号:S158文献标识码:A土壤中的微生物居住在一个由土壤颗粒控制的环境里,这些土壤颗粒的特性、形状和大小各异,并且具有高度复杂的空间分布与组成[1].土壤颗粒的空间几何分布决定了孔隙的分布模式以及孔隙内水分和空气的分布,直接影响微生物与环境间的物质能量交换[2].从而决定了微生物的生存空间,使得不同形体特征和生理特征的微生物群落在土壤结构体内产生分异[1].土壤团聚体是土壤矿物质颗粒(粘粒)、微生物、植物残体以及腐殖质构成的微团聚体经过多次复合和团聚而成的结构.团聚体的形成、稳定性与微生物间存在着密切的联系,所以不同性质的土壤团聚体中微生物的分布不同,同一团聚体内外微生物的分布也会有所区别.了解微生物在土壤结构内的分布对于预测相关的生化过程如N的矿化,反硝化,生物固氮,C、N循环,土壤结构的稳定性以及土壤中有机污染物的降解等,是至关重要的[1].并且团聚体内存在毛管孔隙、各团聚体间又存在通气的大孔隙,因而土壤微生物的嫌气、好气过程同时存在,不仅有利于微生物的活动,增加速效养分含量,且能使有机质等养分消耗减慢[3].土壤团聚体中的微生物受土壤类型、质地、主要矿物质、耕作类型以及气候的影响,而气候和地形在很大程度上占主导地位,而耕作和轮作是影响有机碳分解速度和养分有效性的主要管理因素.土壤结构在土壤有机碳和养分循环中有重要作用[4-5].本文首次报道了亚热带地区紫色水稻土土壤微生物在水稳性团聚体中的分布,并讨论不同耕方式的影响.2材料与方法211供试土壤试验地点设在重庆市北碚区原西南农业大学试验农场.土壤为中生代侏罗系沙溪庙组灰棕紫色沙泥岩¹收稿日期:2008-05-23基金项目:国家自然科学基金资助项目(40501033).作者简介:张维(1983-),女,四川内江人,在读硕士研究生,主要从事土壤生态学研究.通讯作者:蒋先军.132西南大学学报(自然科学版)投稿网址http://x bg jxt1sw u1cn第31卷母质上发育的中性紫色水稻土,试验前土壤的基本理化性质为:pH711;有机质2311g/kg;全氮1174g/kg;全磷(P)0175g/kg;全钾(K)2217g/kg;碱解氮12011mg/kg;速效磷715mg/kg;速效钾7111mg/kg;物理性粘粒14412g/kg.212田间试验处理试验地在试验前一直采用一季中稻+冬水耕作制.1990年开始试验,本试验设2个处理:(1)垄作免耕(中稻-油菜).(2)常规耕作(中稻-油菜).土壤样品于2006年3月采集,2种处理均采集0~20cm的耕层土壤,每个小区取样点4~5个,采回的土样置于4e冰柜保存.213样品分析土样制备采用湿筛法[6-7],筛分的粒级为:(1)1~2mm,(2)012~110m m,(3)01053~012mm, (4)<01053mm.不同粒级土壤团聚体中养分测定全N采用半微量开氏定氮法,全P采用N aOH熔融法前处理,钼蓝比色法,全K采用火焰光度法,有机质采用重铬酸钾容量法[8].细菌、真菌、放线菌的数量测定采用稀释平板记数法[9].214数据处理实验数据的显著性检验采用ANOVA[10,18].3结果与讨论311同粒级土壤团聚体中微生物的分布31111常规耕作下微生物群落在不同土壤团聚体中的分布从图1可以看出,稻田常规耕作下,细菌在粒级<01053mm的粘粒中数量分布最多,而其它粒级的土壤团聚体中数量分布较稳定,其中粒级为01053~012m m的土壤团聚体中数量最低,为粒级<01053mm 的1/2,差异达极显著性水平.真菌和放线菌在常规轮作下数量的分布相对稳定,无显著性差异,均在012~113@103个/克干土之间.土壤团聚体中微生物群落的数量大小顺序为:细菌>真菌>放线菌,细菌数量占微生物总数的98%以上,这与单娜娜等[11]的研究结果相一致.可见,在土壤中起主要作用的仍然是细菌类群.但对动植物残体以及一些难分解物质的降解上,真菌和放线菌的作用不容忽视.微生物群落的分布与土壤颗粒的大小、分布、土壤pH值,阳离子交换交换量和土壤有机质含量相关[12].这与我们研究的结果一致:随着土壤团聚体粒级的减小,细菌,真菌数量有增加的趋势.这种差异与其生境条件存在密切的关系,在一定程度上反映了该生境土壤有机质转化状况、土壤肥力水平和生产能力[13,19].31112垄作免耕下不同粒级土壤团聚体中微生物的分布从图2可以看出,稻田垄作免耕下,细菌在粒级01053~012mm的土壤团聚体数量分布最少,其他粒级中的数量较稳定,其中粒级<01053mm的粉砂与粘粒组分中的数量最多,为粒级01053~012m m 中的1182倍,差异达极显著水平.放线菌在粒级为01053~012mm的土壤团聚体中数量分布最多,是粒级110~210m m土壤团聚体中放线菌的312倍,差异达极显著性水平,其余几个粒级的土壤团聚体之间的差异都达到了显著性水平.真菌的在不同土壤团聚体中的数量分布相对稳定,均在017@103~ 110@103个/克干土之间.实验结果显示,随着土壤团聚体粒级的减小,细菌数量递减,但在粒级为<01053mm的粘粒中又增加,且数量达到最大值;放线菌的数量分布随着土壤团聚体粒级的减小,仍呈增加趋势,但在粒级<01053mm的粘粒中又减少;真菌数量在不同大小的团聚体中的分布较为均匀(图2).各土层土壤微生物数量,细菌数量占绝对优势,真菌和放线菌数量在整个微生物数量组成中占有比例较小,且真菌数量小于放线菌.出现这种现象的原因可能是因为细菌喜欢湿润并能耐受低氧,真菌耐干且对土壤中氧气含量较敏感,而放线菌具有喜热耐旱的特性,垄作下的土壤含水量高,氧气的扩散作用降低,真菌是首先的受害者[14,20].(细菌:104个#克干土-1;真菌:103个#克干土-1;放线菌:103个#克干土-1)(误差线表示标准差).图1 常规水旱轮作对不同粒级土壤团聚体中微生物的分布,纵坐标数量单位(细菌:104个#克干土-1;真菌:103个#克干土-1;放线菌:103个#克干土-1)(误差线表示标准差).图2 垄作免耕对不同粒级土壤团聚体中微生物的分布,纵坐标数量单位31113 垄作免耕对土壤团聚体中微生物分布的影响从图中可以看出,两种耕作方式下,微生物群落在不同粒级的土壤团聚体中分布的总体趋势一致.细菌在粒级01053~012mm 的土壤团聚体中的数量分布最少,在粒级<01053mm 中分布最多.真菌在垄作免耕下的数量分布相对稳定,而在常规耕作下,在粒级<01053mm 中分布最多,在粒级110~210mm 的土壤团聚体中分布最少,其余粒级中的数量分布相对稳定.放线菌在两种耕作方式下的分布趋势一致,与细菌,真菌数量分布区别在于它的最大值分布在粒级01053~012mm 的土壤团聚体中,而其余粒级分布较稳定.耕作方式影响了土壤环境,从而影响土壤生物的数量与组成.土壤微生物区系及其数量分布直接而敏感地反映着土壤的生物活性和土壤环境的质量变化.耕作方式影响土壤微生物的数量与分布已很早就被认识到了.垄作免耕法,土体结构保持完整,垄作地形驱使所有淹灌层的自由水都以较大速度流向沟底,客观上促成了垄上层土壤单独处于毛管水控制下,水、热、气动态稳定.从而影响了微生物群落的分布[15,21].实验结果显示,随着土壤团聚体粒级的减小,微生物群落的分布相对较稳定,没有显著性差异,而当粒径为012~110m m 时,放线菌的数量逐渐增加,到时数量达到最大值,随之又回落.细菌和真菌在粒径01053~012mm 后,随着粒径的减少,其数量逐步增加,并达到最大值.团聚体中真菌数量和分布状况的变化也许是采用自然免耕能迅速改善土壤的理化性状,提高土壤的供肥、保肥能力的内在原因之一[16,22].误差线表示标准差.图3 垄作免耕对土壤团聚体中细菌的分布误差线表示标准差.图4 垄作免耕对土壤团聚体中真菌的分布312 耕作方式对土壤微生物群落分布的影响从图中可看出在粒级为110~210mm 的土壤团聚体中,垄作免耕细菌数量多于水旱轮作,在其余几个粒级的土壤团聚体中,水旱轮作细菌数量都多于垄作免耕,但差异均不显著.除了粒级<01053mm 的土壤133第3期 张 维,等:微生物群落在团聚体中的分布及耕作的影响误差线表示标准差.图5 垄作免耕对土壤团聚体中放线菌的分布团聚体中水旱轮作真菌含量比垄作免耕多外,其余粒级及未筛分土样中,垄作免耕真菌含量都比水旱轮作多.其中,在未筛分土样中,垄作免耕真菌含量是水旱轮作的5167倍,差异达极显著性水平;在粒级为110~210mm 和01053~012mm 的土壤团聚体中,垄作免耕真菌含量分别是水旱轮作的2倍和114倍,差异达极显著性水平;在粒级为012~110mm 的土壤团聚体中垄作免耕真菌含量是水旱轮作的1111倍,差异不显著.在各粒级的土壤团聚体及未筛分土样中,垄作免耕放线菌数量都多于水旱轮作,且差异达极显著水平,其中以粒级为012~110m m 的土壤团聚体中放线菌数量差异最大,垄作免耕是水旱轮作的315倍,差异达极显著性水平.其余粒级为110~210mm 、01053~012mm 和<01053mm 的土壤团聚体及未筛分土样中,垄作免耕放线菌数量分别是水旱轮作的215倍、1123倍、2倍和1191倍,差异都达到了极显著性水平.无论是常规水旱轮作还是垄作免耕,细菌在粒级<01053m m 的土壤团聚体中分布都最多.这一实验结果与Kandeler 等[17]通过微生物氮的分析,揭示出微生物主要与<01053mm 粘粒组微团聚体结合相符合.但垄作免耕下,真菌在粒级为012~110m m 的土壤团聚体中分布却最多,分析其产生原因可能是由于垄作后改变了土壤团聚体的某些性质,使得真菌的分布也发生了变化,具体原因有待于进一步的探索.稻田垄作免耕能提高土壤肥力,主要是垄作改变了淹水平作时以重力下渗水为主的水分运动形式,使沟内始终保持着稳定而又可调的水层,沟内的水分在土壤毛管引力和吸水力的作用下,垄沟内的水分源源不断输向垄顶,使垄埂土壤较稳定地保持毛管水状况,有利于通气、导温,扩大了土体与外界的物质与能量交换,同时也为微生物生长繁殖创造了有利的环境条件[15].4 结 论水稻土微生物群落在土壤团聚体中的数量分布受土壤团聚体结构的制约.细菌、真菌、放线菌都主要分布于小粒级的土壤团聚体中.垄作免耕稻田显著提高了耕层土壤微生物的数量.参考文献:[1]Chenu C,Stotzky G.Interactio ns Between M icro or ganisms and Soil P articales:A n O ver view.Interactions 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and fungi w ere mainly distributed in sand and silt particles of <01053mm w ith no marked difference among agg re -g ates of differ ent sizes and that actinom yces w er e mainly distr ibuted in 01053~012m m soil agg regates.It is concluded that the distribution pattern of micr obial co mmunity w ithin soil agg regates w as restricted by the str ucture of soil agg reg ates.Bacteria,fung i and actino myces w ere mainly distributed in m icroag -g regates.N o -tillage r idge culture r em arkably incr eased the number of so il micr obes in the arable lay er but had no significant effect o n the distribution patterns o f soil micr obes.Key words:soil agg regate;size fr actio n;so il fertility;tillag e责任编辑 陈绍兰 135第3期 张 维,等:微生物群落在团聚体中的分布及耕作的影响。